高能束流焊接方法学习要点总结.ppt

《高能束流焊接方法学习要点总结.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、高能束流焊接方法学习要点总结焊接1311张华荣2013118526113在各种焊接方法中，近年来特种焊接技术所占的比例也在发生着变化，其应用范围正在扩大。在熔焊方法中，气焊的比例减小明显，电弧焊仍然是主角，而高能束流焊接技术（如电子束、激光束、等离子等）的比重在不断增大。电焊技术由于多以搭接的接头形式应用，缩小了应用范围。固态焊(如扩散焊、超塑成形/扩散连接、摩擦焊等）则以其独具的优势在高科技产品迅猛发展的年代显现出生机。高能束流焊接基本概念高能束流焊接是指以激光束、电子束、等离子体为热源，对金属、非金属材料进行焊接的精细加工

2、工艺。注：（1）高能束流焊接的功率密度（PowerDensity）达到105W/cm2以上。（2）高能束流是由单一的电子、光子、电子和离子，或者二种以上的粒子组合而成。基本原理和分类1.获得高能束流的基本原理（1）高功率密度激光束的获取激光器通过谐振腔的方向选择、频率选择以及谐振腔和工作物质共同形成的反馈放大作用，使输出的激光具有良好的方向性、单色性以及很高的亮度。（2）高功率密度电子束的获取阴极用以发射电子，阳极相对阴极施加高电压以加速电子，控制极用来控制电子束流的强度，聚焦线圈对电子束进行会聚，偏转线圈可使束流产生偏转以满

3、足加工的需要。（3）高能束流的聚焦1）激光束的聚集目前在激光焊中常用的聚集系统有三种：透镜聚集、反射镜聚集和改进型的。2）电子束的聚集电子束聚集是依据于电场和磁场对电子的作用。常用的电子束聚集方法是静电透镜聚集好磁透镜聚集等。其中静电透镜聚集分别为同心球电极聚集。2.分类：（1）电子束焊（2）激光焊（3）激光切割（4）等离子弧焊电子束焊是利用会聚的高速电子轰击工作件接缝处所产生的热能，使金属熔合的一种焊接方法。电子束焊激光焊是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效而且精密的焊接方法。它是以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的

4、热量而进行焊接的。激光焊激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开。激光切割等离子弧焊是以等离子弧为热源的一种高能速流焊接方法。等离子弧焊基本概念电子束焊接的原理：电子束是从电子枪中产生的。通常电子是以热发射或者场致发射的方式从发射级（阴极）逸出的。在25~300V的加速电压的作用下，电子被加速到0.3~0.7倍光速，具有一定的动能，经过电子枪中静电透镜和电磁透镜的作用，电子会聚成功率密度很高的电子束。这种电子束撞击

5、到工件表面，电子的动能就转变为热能，使金属迅速溶化和蒸发。在高压金属蒸气的作用下，熔化的金属被排开，电子束就能继续撞击深处的固态金属。很快在被焊工件上“钻”出一个锁形小孔。小孔的周围被液态金属包围。随着电子束与工件的相对移动，液态金属沿着小孔周围流向熔池后部，逐渐冷却凝固形成了焊缝。激光焊接的原理：光子轰击金属表面形成蒸汽，蒸发的金属可防止剩余能量被金属反射掉。如果被焊金属有良好的导热性能，则会得到较大的熔深。激光在材料表面的反射、透射和吸收，本质上是光波的电磁场与材料相互作用的结果。激光光波入射材料时，材料中的带电粒子依着光

6、波电矢量的步调振动，使光子的辐射能变成了电子的动能。物质吸收激光后，首先产生的是某些质点的过量能量，如自由电子的动能，束缚电子的激发能或者还有过量的声子，这些原始激发能经过一定过程在转化为热能。等离子弧焊接的原理：等离子弧焊和钨极氩弧焊在很多方面是十分类似的，如果钨极与工件之间的电弧被压缩或断面面积减小，则其温度上升，因为压缩后仍导致通同样大小的电流。这种被压缩的电弧称为等离子体，等离子体是物质的第四状态。等离子有两种类型，转移型等离子弧和非转移型等离子弧。非转移型等离子弧电流通过喷嘴流到喷嘴内部的钨极，然后再回到电源，非转移

7、型电弧主要用于等离子喷涂，还用于加热非金属部件。转移型等离子弧的电流从工件穿过喷嘴上的小孔进入钨极，然后再回到电源。电子束焊接的特点：（1）主要优点：A电子束穿透能力强，焊缝的深宽比高B焊接速度快，焊缝物理性能好C焊件热变形小D焊缝纯洁度高E工艺适应性强F可焊材料多G再现性能好H可简化加工工艺（2）缺点：设备比较复杂，费用比较昂贵、焊接前对接头加工、装配要求严格，以保证接头位置准确、间隙小，而且均匀、真空电子束焊接时，被焊工件尺寸和形状常受到工作室的限制、电子束容易受到杂散电磁场的干扰，影响焊接质量、电子束焊接时，产生的射线需

8、要严加防护，以确保工作人员的健康和安全。电子束焊接的小孔效应：电子束焊小孔的形成是一个复杂的高温流体动力学过程。基本过程解释如下：A高功率密度的电子束轰击焊件，使得焊件表面材料熔化并且伴随着液态金属的蒸发。B材料表面蒸发走的原子的反作用使液态金属表面向下凹陷。C随着电子束功率